JPH07270560A - Fast breeder reactor - Google Patents

Fast breeder reactor

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Publication number
JPH07270560A
JPH07270560A JP6057651A JP5765194A JPH07270560A JP H07270560 A JPH07270560 A JP H07270560A JP 6057651 A JP6057651 A JP 6057651A JP 5765194 A JP5765194 A JP 5765194A JP H07270560 A JPH07270560 A JP H07270560A
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JP
Japan
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core
reactor
reactor vessel
fuel
fast breeder
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Application number
JP6057651A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Shimizu
博 清水
Norihiko Iida
式彦 飯田
Shigeo Kasai
重夫 笠井
Takao Araki
隆夫 荒木
Kenichi Kubota
健一 久保田
Koji Matsumoto
浩二 松本
Takao Sato
孝男 佐藤
Yasuhiro Sakai
康弘 坂井
Takashi Ishitori
隆司 石鳥
Nobuyuki Tanaka
信之 田中
Hiroshi Hirayama
浩 平山
Tokuyuki Takeshima
徳幸 竹島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH07270560A publication Critical patent/JPH07270560A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress thermal stress at the joint of a reactor vessel and an upper end plate by providing a thermal insulation member on the outside of the upper cover so that an equal temperature condition is realized for the reactor vessel and the upper cover thereof. CONSTITUTION:An upper end plate 17 is not provided with any thermal insulation member or cooling layer inside but a thermal insulation member 9 is provided outside. Consequently, the upper end plate 17 follows up the temperature of a reactor vessel 1 easily through radiation from an internal liquid metal 3 and thermal conduction from the vessel 1 touching the liquid metal 3. Since the temperature distribution is not developed significantly in the axial direction, thermal stress can be suppressed at the joint of the vessel 1 and the upper end plate 17.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高速増殖炉に係り、特に
回転プラグを使用せず固定式の上部蓋を使用するととも
に、この上部蓋を上部鏡により形成し、制御棒駆動機構
を燃料交換時に引上げ可能な高速増殖炉に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fast breeder reactor, and in particular, uses a fixed upper lid without using a rotary plug, and this upper lid is formed by an upper mirror to refuel a control rod drive mechanism. It relates to a fast breeder reactor that can be pulled up at times.

【0002】[0002]

【従来の技術】高速増殖炉は、ウランとプルトニウムの
混合酸化物の燃料を使用し、Pu239を核分裂させる
とともに、生れ出た余剰の高速中性子を周囲のU238
に吸収させ、燃やす量よりも多くのプルトニウムを作り
出すことから、今後のエネルギー源として大きな期待が
かけられている。
2. Description of the Related Art A fast breeder reactor uses a mixed oxide fuel of uranium and plutonium to fission Pu239 and generate excess fast neutrons from surrounding U238.
Since it produces more plutonium than it absorbs and burns, it holds great promise as a future energy source.

【0003】図10に従来の高速増殖炉の概略構成を示
す。図10に示すように、有底円筒状の原子炉容器1の
内部には、核反応によって熱エネルギーを発生させる炉
心2が設けられている。また、原子炉容器1の内部に
は、一次冷却材として液体金属(通常液体ナトリウム)
3を炉心2へ導く複数の冷却材入口配管4、炉心2から
原子炉容器1の外部に設置された中間熱交換器(図示せ
ず)へ冷却材を導く複数の冷却材出口配管5がそれぞれ
配設されている。これら複数の冷却材入口配管4および
複数の冷却材出口配管5は、いずれも原子炉容器1内に
周方向に対し等間隔に配置されている。
FIG. 10 shows a schematic structure of a conventional fast breeder reactor. As shown in FIG. 10, inside a bottomed cylindrical reactor vessel 1, a reactor core 2 for generating thermal energy by a nuclear reaction is provided. In addition, inside the reactor vessel 1, liquid metal (usually liquid sodium) is used as a primary coolant.
A plurality of coolant inlet pipes 4 for guiding the coolant 3 to the core 2, and a plurality of coolant outlet pipes 5 for guiding the coolant from the core 2 to an intermediate heat exchanger (not shown) installed outside the reactor vessel 1 respectively. It is arranged. All of the plurality of coolant inlet pipes 4 and the plurality of coolant outlet pipes 5 are arranged in the reactor vessel 1 at equal intervals in the circumferential direction.

【0004】炉心2の下部には炉心入口プレナム部6が
設けられ、これら炉心2および炉心入口プレナム部6は
原子炉容器1内の底部に設けられた炉心支持体7により
支持されている。そして、炉心2の上方には炉心上部機
構8が設置されている。
A core inlet plenum portion 6 is provided below the core 2, and the core 2 and the core inlet plenum portion 6 are supported by a core support 7 provided at the bottom of the reactor vessel 1. A core upper mechanism 8 is installed above the core 2.

【0005】原子炉容器1の外側には、万一の冷却材漏
洩事故に備えて有底円筒状の安全容器(ガードベッセ
ル)14が設けられ、この安全容器14を介して耐震サ
ポート13が設置されている。このように構成された高
速増殖炉は、上部外周に設けられた支持部材15を介し
て原子炉建屋のキャビティー・ウォール16に支持され
ている。
A safety container (guard vessel) 14 having a bottomed cylindrical shape is provided on the outside of the reactor vessel 1 in case of a coolant leakage accident, and a seismic support 13 is installed through the safety vessel 14. Has been done. The fast breeder reactor thus configured is supported by the cavity wall 16 of the reactor building via the support member 15 provided on the outer periphery of the upper portion.

【0006】また、原子炉容器1の上部開口は、上蓋を
構成するルーフデッキ12で閉塞されており、このルー
フデッキ12下面には冷却層18が設置され、この冷却
層18に冷却ガスを循環させることによって、ルーフデ
ッキ12の加熱を防止するようにしている。そして、原
子炉容器1には一次冷却材として液体金属3が収容され
ており、この液体金属3の液面とルーフデッキ12との
間にはアルゴンガスなどの不活性ガスが充填され、カバ
ーガス空間19が形成されている。
Further, the upper opening of the reactor vessel 1 is closed by a roof deck 12 constituting an upper lid, and a cooling layer 18 is installed on the lower surface of the roof deck 12, and a cooling gas is circulated through the cooling layer 18. By doing so, heating of the roof deck 12 is prevented. A liquid metal 3 is contained in the reactor vessel 1 as a primary coolant, and an inert gas such as argon gas is filled between the liquid surface of the liquid metal 3 and the roof deck 12 to cover gas. A space 19 is formed.

【0007】さらに、炉心上部機構8には制御棒駆動機
構が据え付けられ、この制御棒駆動機構は原子炉運転中
に炉心から制御棒を出入れして出力制御を行う。燃料交
換時は回転プラグ20を回転して炉心2上部から炉心上
部機構8を移動させ、燃料交換機で炉心2の燃料を交換
する。
Further, a control rod drive mechanism is installed in the upper core mechanism 8, and this control rod drive mechanism controls the output by moving the control rod in and out of the core during the operation of the reactor. At the time of refueling, the rotary plug 20 is rotated to move the core upper part mechanism 8 from the upper part of the core 2, and the fuel in the core 2 is replaced by the fuel exchanger.

【0008】このように従来技術の原子炉上部構造で
は、燃料交換のために炉心上部機構8を炉心2上部から
退避させ、燃料交換機を炉心2の各燃料位置に移動する
ため、巨大な回転プラグ20を設けていた。
As described above, in the conventional reactor upper structure, the core upper mechanism 8 is retracted from the upper portion of the core 2 for refueling, and the refueling machine is moved to each fuel position of the core 2. Twenty.

【0009】次に、従来の高速増殖炉の作用について説
明する。
Next, the operation of the conventional fast breeder reactor will be described.

【0010】まず、一次冷却材である液体金属3は、冷
却材入口配管4に導かれて炉心入口プレナム部6に流入
する。この炉心入口プレナム部6から入って炉心2を上
方に向かって通過する間に、液体金属3は核反応による
熱エネルギーを受けて高温となり、冷却材出口配管5に
導かれて原子炉容器1の外部に設置された中間熱交換器
(図示せず)へ流入する。この中間熱交換器で加熱され
た二次冷却材としての液体金属はタービン駆動用の蒸気
を加熱することになる。そして、原子炉の運転制御は、
炉心2の上部に設置される炉心上部機構8の制御棒を炉
心2に挿入したり、引抜きしたりすることにより行う。
First, the liquid metal 3 as the primary coolant is guided to the coolant inlet pipe 4 and flows into the core inlet plenum portion 6. While entering from the core inlet plenum portion 6 and passing upward through the core 2, the liquid metal 3 is heated to a high temperature by receiving thermal energy due to a nuclear reaction, and is guided to the coolant outlet pipe 5 so as to be guided to the reactor outlet pipe 1. It flows into an intermediate heat exchanger (not shown) installed outside. The liquid metal as the secondary coolant heated by the intermediate heat exchanger heats the steam for driving the turbine. And the operation control of the reactor is
This is performed by inserting or pulling out the control rod of the core upper part mechanism 8 installed on the core 2 into the core 2.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された従来の高速増殖炉において、燃料交換
機と炉心上部機構8を搭載して回転する回転プラグ20
は、放射線遮蔽や断熱構造を含めると重量は数百トンに
達する。この回転駆動により必要となる多数の機器設備
(歯車、駆動装置、軸受、回転部気密装置、回転部ケー
ブル処理装置など)により原子炉上部は極めて複雑な構
造となっている。その結果、設計、製作、据付、組立、
試験、検査に多大な労力を要している。
However, in the conventional fast breeder reactor configured as described above, the rotating plug 20 which is equipped with the fuel exchanger and the upper core mechanism 8 and rotates.
Including radiation shields and heat insulation structures, the weight reaches hundreds of tons. The upper part of the reactor has an extremely complicated structure due to a large number of equipments (gears, driving devices, bearings, rotating part airtight device, rotating part cable processing device, etc.) required for this rotary drive. As a result, design, manufacturing, installation, assembly,
A great deal of labor is required for testing and inspection.

【0012】このように、従来の高速増殖炉は回転プラ
グ20を使用して燃料交換を行っているため、原子炉上
部に占めるスペースが大きくなり、結果として原子炉容
器の大型化を招く課題がある。
As described above, since the conventional fast breeder reactor uses the rotating plug 20 for refueling, it occupies a large space in the upper part of the reactor, resulting in a problem that the reactor vessel becomes large. is there.

【0013】また、高速増殖炉においては、冷却材であ
るナトリウムの熱膨張による体積の増加を吸収するた
め、一次ナトリウムのループ内において自由液面を設定
し、残りのガス空間で体積膨張を吸収することが必要で
ある。原子炉容器1の液面より下側はナトリウムに接
し、ナトリウムとの熱伝達がよいため、容器の温度はナ
トリウムの温度に追従する。一方、液面より上側はアル
ゴンガスなどの不活性ガスが充填されたカバーガス空間
19で覆われている。このカバーガス空間19の温度は
ナトリウムの温度変化に追従する。
Further, in the fast breeder reactor, in order to absorb the increase in volume due to the thermal expansion of sodium as a coolant, a free liquid level is set in the loop of primary sodium and the volume expansion is absorbed in the remaining gas space. It is necessary to. The lower side of the liquid surface of the reactor vessel 1 is in contact with sodium and has good heat transfer with sodium, so that the temperature of the vessel follows the temperature of sodium. On the other hand, the upper side of the liquid surface is covered with a cover gas space 19 filled with an inert gas such as argon gas. The temperature of this cover gas space 19 follows the temperature change of sodium.

【0014】そして、ルーフデッキ12の構造は、溶接
組立構造であることから、100℃程度以下の比較的低
い温度に制限する必要がある。これは、温度分布による
大きな変形を回避するためであったり、コンクリート製
のキャビティー・ウォール16に直接接しているためで
あったり、またコンクリートの健全性を確保するためで
ある。
Since the structure of the roof deck 12 is a welded assembly structure, it is necessary to limit the temperature to a relatively low temperature of about 100 ° C. or less. This is for avoiding large deformation due to temperature distribution, for being in direct contact with the cavity wall 16 made of concrete, and for ensuring the soundness of concrete.

【0015】このため、カバーガス空間19の温度にル
ーフデッキ12が追従しないようにルーフデッキ12の
下面に冷却層18が設置されている。このような構造で
は、原子炉容器1の鉛直軸方向の温度分布が発生し、原
子炉容器1とルーフデッキ12との接合部に大きな熱応
力が発生するおそれがある。このため、原子炉容器1の
ルーフデッキ12付け根部近傍を断熱材21で保護し、
温度分布を適正化して熱応力を低減させている。
Therefore, the cooling layer 18 is installed on the lower surface of the roof deck 12 so that the roof deck 12 does not follow the temperature of the cover gas space 19. With such a structure, a temperature distribution in the vertical axis direction of the reactor vessel 1 may occur, and a large thermal stress may occur at the joint between the reactor vessel 1 and the roof deck 12. Therefore, the vicinity of the root portion of the roof deck 12 of the reactor vessel 1 is protected by the heat insulating material 21,
The thermal stress is reduced by optimizing the temperature distribution.

【0016】すなわち、回転プラグ20が冷却される一
方、原子炉容器1の液体金属3の液面近傍は高温であ
り、結果的にこの領域における原子炉容器1の軸方向温
度格差が大きく、軸方向長さが短いために、温度勾配が
大きなものとなる。このことは熱応力の増大を招くこと
となるため、耐熱性の観点から原子炉容器1の液体金属
3の液面レベルの部分に断熱材21のような炉壁熱保護
構造を設ける必要があった。
That is, while the rotary plug 20 is cooled, the temperature near the liquid surface of the liquid metal 3 of the reactor vessel 1 is high, and as a result, the axial temperature difference of the reactor vessel 1 in this region is large, and Since the directional length is short, the temperature gradient becomes large. Since this causes an increase in thermal stress, from the viewpoint of heat resistance, it is necessary to provide a reactor wall heat protection structure such as the heat insulating material 21 at the liquid level part of the liquid metal 3 of the reactor vessel 1. It was

【0017】しかし、図10に示す直径10m程度、板
厚50mm程度の原子炉の場合のように、ルーフデッキ
12付け根部近傍の熱応力は、図11に示すように断熱
材21の性能に敏感であり、設計の自由度を低下させて
いた。
However, as in the case of a reactor having a diameter of about 10 m and a plate thickness of about 50 mm shown in FIG. 10, thermal stress near the root of the roof deck 12 is sensitive to the performance of the heat insulating material 21 as shown in FIG. Therefore, the degree of freedom in design was reduced.

【0018】また、従来の高速増殖炉では、原子炉容器
1が上部外周に設けられた支持部材15を介して原子炉
建屋のキャビティー・ウォール16に支持されているた
め、炉心重量の荷重伝達経路は原子炉容器1の胴部およ
び下部鏡からなり、原子炉容器1の振動性状が炉心2に
影響し易くなる。そのため、地震入力を軽減させる原子
炉建屋の免震構造または地震応答を低減する耐震サポー
トなどを設ける必要があった。
Further, in the conventional fast breeder reactor, since the reactor vessel 1 is supported by the cavity wall 16 of the reactor building through the support member 15 provided on the outer periphery of the upper portion, the load transfer of the core weight is carried out. The path is composed of the body of the reactor vessel 1 and the lower mirror, and the vibration characteristics of the reactor vessel 1 easily affect the core 2. Therefore, it was necessary to install a seismic isolation structure for the reactor building to reduce the earthquake input or seismic support to reduce the seismic response.

【0019】さらに、従来の高速増殖炉では、炉心2の
燃料集合体の閉塞状態を検知するため、200〜300
本の燃料集合体の出口にそれぞれ熱電対を配置し、各燃
料集合体毎に温度上昇の監視を行っている。そして、上
記熱電対を各燃料集合体の出口に導くためには、炉上部
に多数の熱電対案内管を設置する必要があり、そのため
炉心上部機構の構造が複雑化する課題があった。
Further, in the conventional fast breeder reactor, in order to detect the closed state of the fuel assembly of the core 2, 200 to 300
Thermocouples are arranged at the outlets of the fuel assemblies of the book, and the temperature rise is monitored for each fuel assembly. Then, in order to guide the thermocouple to the outlet of each fuel assembly, it is necessary to install a large number of thermocouple guide tubes in the upper part of the reactor, which causes a problem that the structure of the core upper part mechanism becomes complicated.

【0020】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、その目的とするところは、回転プラグを廃止す
ることにより、原子炉上部構造を簡素化した高速増殖炉
を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fast breeder reactor having a simplified reactor upper structure by eliminating the rotary plug. .

【0021】また、本発明の他の目的とするところは、
原子炉容器の炉壁熱応力を低減することができるととも
に、炉心の耐震性を向上させることのできる高速増殖炉
を提供することにある。
Another object of the present invention is to:
It is an object of the present invention to provide a fast breeder reactor capable of reducing the thermal stress of the reactor wall of the reactor vessel and improving the seismic resistance of the reactor core.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項1は、炉心および冷却材を内包
する原子炉容器と、この原子炉容器の上部蓋を形成し且
つ上記原子炉容器と等温状態とした上部鏡と、上記上部
蓋の上方から原子炉容器内に設置され核反応を制御する
制御棒を駆動する制御棒駆動機構と、燃料交換時に上記
炉心上方に配置され任意の位置の燃料を交換可能な燃料
交換機と、上記制御棒駆動機構を上記燃料交換機の移動
可能な範囲まで引き上げる昇降装置とを備えたことを特
徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the first aspect of the present invention provides a reactor vessel containing a core and a coolant, an upper lid of the reactor vessel, and An upper mirror that is in an isothermal state with the reactor vessel, a control rod drive mechanism that drives a control rod that is installed in the reactor vessel from above the upper lid and controls the nuclear reaction, and is placed above the core during refueling. It is characterized by including a fuel exchanger capable of exchanging fuel at an arbitrary position and an elevating device for raising the control rod drive mechanism to a movable range of the fuel exchanger.

【0023】請求項2は、請求項1記載の高速増殖炉に
おいて、上記制御棒駆動機構は、上記昇降装置にて引き
上げられる駆動軸を案内する上部案内管を取り除いたこ
とを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the fast breeder reactor according to the first aspect, the control rod drive mechanism has an upper guide tube for guiding a drive shaft pulled up by the elevating device removed.

【0024】請求項3は、請求項1項記載の高速増殖炉
において、上記炉心を構成する燃料集合体の出口温度を
測定する燃料集合体出口温度計装を支持する炉心上部機
構を有し、この炉心上部機構は燃料交換時に上記制御棒
駆動機構とともに上記燃料交換機の移動可能な範囲まで
引き上げられることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the fast breeder reactor according to the first aspect, there is provided a core upper part mechanism for supporting a fuel assembly outlet temperature instrumentation for measuring an outlet temperature of a fuel assembly forming the core, This core upper part mechanism is characterized in that it is lifted up to a movable range of the refueling machine together with the control rod drive mechanism at the time of refueling.

【0025】請求項4は、請求項1記載の高速増殖炉に
おいて、上記上部鏡の外側に保温材を設けたことを特徴
とする。
A fourth aspect of the present invention is the fast breeder reactor according to the first aspect, wherein a heat insulating material is provided outside the upper mirror.

【0026】請求項5は、請求項1記載の高速増殖炉に
おいて、上記炉心および原子炉容器を下方から支持する
支持体を設けたことを特徴とする請求項6は、請求項1
または3記載の高速増殖炉において、上記炉心の燃料集
合体の上部周囲に、その温度を検出する超音波センサを
複数設置したことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fast breeder reactor according to the first aspect, a support for supporting the core and the reactor vessel from below is provided.
Alternatively, in the fast breeder reactor according to the third aspect, a plurality of ultrasonic sensors for detecting the temperature are installed around the upper portion of the fuel assembly of the core.

【0027】[0027]

【作用】請求項1においては、原子炉容器の上部蓋を形
成する上部鏡を原子炉容器と等温状態としたことによ
り、原子炉容器と上部鏡との間に大きな温度差は生じな
い。したがって、原子炉容器と上部鏡との接合部の熱応
力を容易に低減させることができる。
According to the first aspect of the present invention, since the upper mirror forming the upper lid of the reactor vessel is in an isothermal state with the reactor vessel, a large temperature difference does not occur between the reactor vessel and the upper mirror. Therefore, the thermal stress at the joint between the reactor vessel and the upper mirror can be easily reduced.

【0028】また、請求項1においては、燃料交換時に
制御棒駆動機構を昇降装置によって燃料交換機の移動可
能な範囲まで引き上げることにより、燃料交換機は任意
の位置の燃料を交換することができる。したがって、従
来のような回転プラグを不要とし、原子炉上部構造を簡
素化することができる。
Further, according to the first aspect of the present invention, when the fuel is exchanged, the control rod drive mechanism is lifted up to the movable range of the fuel exchanger by the elevating device so that the fuel exchanger can exchange the fuel at any position. Therefore, the conventional rotary plug is not required, and the reactor superstructure can be simplified.

【0029】請求項2において、請求項1記載の制御棒
駆動機構は、昇降装置にて引き上げられる駆動軸を案内
する上部案内管を取り除いたことにより、燃料交換時に
制御棒駆動機構の引き上げ操作が簡略化される。
In the second aspect of the present invention, in the control rod drive mechanism according to the first aspect, since the upper guide tube for guiding the drive shaft pulled up by the lifting device is removed, the control rod drive mechanism can be pulled up at the time of refueling. It is simplified.

【0030】請求項3においては、請求項1項記載の炉
心を構成する燃料集合体の出口温度を測定する燃料集合
体出口温度計装を支持する炉心上部機構を有し、この炉
心上部機構は燃料交換時に制御棒駆動機構とともに燃料
交換機の移動可能な範囲まで引き上げられることによ
り、燃料交換機は任意の位置の燃料を交換することがで
きる。したがって、従来のような回転プラグを不要と
し、原子炉上部構造を簡素化することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an upper core mechanism for supporting the fuel assembly outlet temperature instrumentation for measuring the outlet temperature of the fuel assembly constituting the core according to the first aspect. When the fuel is exchanged, the fuel exchange can be exchanged with fuel at any position by raising the control rod drive mechanism to the movable range of the fuel exchange. Therefore, the conventional rotary plug is not required, and the reactor superstructure can be simplified.

【0031】請求項4においては、請求項1記載の上部
鏡の外側に保温材を設けたことにより、上部鏡は内部の
冷却材からの輻射および冷却材と接液している原子炉容
器からの熱伝導で容易に原子炉容器と同等の温度に追従
する。このため、冷却層を設置せずに、軸方向に大きな
温度分布が作用することなく、原子炉容器と上部鏡との
接合部の熱応力を低く抑えることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, by providing a heat insulating material on the outside of the upper mirror according to the first aspect, the upper mirror is radiated from the coolant inside and the reactor vessel in contact with the coolant. The temperature of the reactor vessel can be easily followed by the heat conduction of. For this reason, without providing a cooling layer, a large temperature distribution does not act in the axial direction, and the thermal stress at the joint between the reactor vessel and the upper mirror can be suppressed low.

【0032】請求項5においては、請求項1記載の原子
炉容器を下方から支持する支持体を設けたことにより、
上部蓋がコンクリートと接する必要がなくなり、上部蓋
を冷却する必要がない。したがって、請求項4と同様の
作用をなす。
According to a fifth aspect of the present invention, by providing a support for supporting the reactor vessel according to the first aspect from below,
There is no need for the top lid to come into contact with concrete, and there is no need to cool the top lid. Therefore, the same operation as that of claim 4 is performed.

【0033】また、請求項5においては、炉心が支持体
により下方から支持されるため、地震荷重入力位置が下
方に移動するとともに、原子炉容器が荷重伝達経路から
除外されて炉心から原子炉建屋までの荷重伝達経路が短
縮され、原子炉建屋の地震荷重が増幅されて炉心に伝達
される増倍率が減少することから、炉心位置での地震応
答が緩和される。
Further, in the present invention, since the core is supported from below by the support, the seismic load input position moves downward, and the reactor vessel is excluded from the load transfer path, so that the reactor building is removed from the core. Since the load transmission path up to is shortened and the seismic load of the reactor building is amplified and the multiplication factor transmitted to the core is reduced, the seismic response at the core position is mitigated.

【0034】請求項6においては、請求項1または3記
載の炉心の燃料集合体の上部周囲に、その温度を検出す
る超音波センサを複数設置したことにより、燃料集合体
の出口温度を超音波を使用して音速の変化として検知
し、遠隔測定により監視を行うことができる。
According to a sixth aspect of the present invention, a plurality of ultrasonic sensors for detecting the temperature are installed around the upper portion of the fuel assembly of the core according to the first or third aspect, so that the outlet temperature of the fuel assembly is ultrasonically detected. Can be detected as a change in sound velocity and monitored by telemetry.

【0035】[0035]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0036】図1は本発明に係る高速増殖炉の一実施例
を示す縦断面図である。なお、従来の構成と同一または
対応する部分には図10と同一の符号を用いて説明す
る。図1に示すように、有底円筒状の原子炉容器1の内
部には、核反応によって熱エネルギーを発生させる炉心
2が設けられている。また、原子炉容器1の内部には、
一次冷却材として液体金属(通常液体ナトリウム)3を
炉心2へ導く複数の冷却材入口配管4、炉心2から原子
炉容器1の外部に設置された中間熱交換器(図示せず)
へ冷却材を導く複数の冷却材出口配管5がそれぞれ配設
されている。これら複数の冷却材入口配管4および複数
の冷却材出口配管5は、いずれも原子炉容器1内に周方
向に対し等間隔に配置されている。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of the fast breeder reactor according to the present invention. It should be noted that the same or corresponding portions as those of the conventional configuration will be described using the same reference numerals as those in FIG. As shown in FIG. 1, a reactor core 1 for generating thermal energy by a nuclear reaction is provided inside a bottomed cylindrical reactor vessel 1. In addition, inside the reactor vessel 1,
Plural coolant inlet pipes 4 for guiding liquid metal (usually liquid sodium) 3 to the core 2 as a primary coolant, an intermediate heat exchanger (not shown) installed outside the reactor vessel 1 from the core 2
A plurality of coolant outlet pipes 5 that guide the coolant to are respectively provided. All of the plurality of coolant inlet pipes 4 and the plurality of coolant outlet pipes 5 are arranged in the reactor vessel 1 at equal intervals in the circumferential direction.

【0037】炉心2の下部には炉心入口プレナム部6が
設けられ、これら炉心2および炉心入口プレナム部6は
原子炉容器1内の底部に設けられた炉心支持体7により
支持されている。そして、炉心2の上方には炉心2を構
成する燃料集合体の出口温度を測定する燃料集合体出口
温度計装を支持する炉心上部機構8が設置されている。
A core inlet plenum portion 6 is provided below the core 2, and the core 2 and the core inlet plenum portion 6 are supported by a core support 7 provided at the bottom of the reactor vessel 1. An upper core mechanism 8 that supports a fuel assembly outlet temperature instrumentation that measures an outlet temperature of a fuel assembly forming the core 2 is installed above the core 2.

【0038】原子炉容器1の上部開口は、上部蓋10を
形成し且つ原子炉容器1と等温状態とした上部鏡17に
より閉塞されている。原子炉容器1には一次冷却材とし
て液体金属3が収容されており、この液体金属3の液面
と上部鏡17との間にはアルゴンガスなどの不活性ガス
が充填され、カバーガス空間19が形成されている。上
部鏡17の内部には断熱層および冷却層を設けず、その
内面はカバーガス空間19と接しており、外面に断熱性
能に優れた保温材9が配設され、上部鏡17の温度が液
体金属3の液面近傍温度から急激に変化しないようにし
ている。
The upper opening of the reactor vessel 1 is closed by an upper mirror 17 which forms an upper lid 10 and is in an isothermal state with the reactor vessel 1. Liquid metal 3 is housed in the reactor vessel 1 as a primary coolant, and an inert gas such as argon gas is filled between the liquid surface of the liquid metal 3 and the upper mirror 17, and the cover gas space 19 Are formed. A heat insulating layer and a cooling layer are not provided inside the upper mirror 17, the inner surface of the upper mirror 17 is in contact with the cover gas space 19, and the heat insulating material 9 having excellent heat insulating performance is arranged on the outer surface thereof. The temperature near the liquid surface of the metal 3 is prevented from changing rapidly.

【0039】また、原子炉容器1の外側には、万一の冷
却材漏洩事故に備えて有底円筒状の安全容器14が設け
られている。そして、原子炉容器1および炉心2は、原
子炉建屋のベースマット22上に載置した支持体として
の支持スカート23により下方から支持されている。
A safety container 14 having a cylindrical shape with a bottom is provided outside the reactor vessel 1 in case of a coolant leakage accident. The reactor vessel 1 and the core 2 are supported from below by a support skirt 23 as a support placed on the base mat 22 of the reactor building.

【0040】次に、本実施例の全体的な作用を説明す
る。
Next, the overall operation of this embodiment will be described.

【0041】一次冷却材である液体金属3は、従来と同
様に原子炉容器1の外部に設置された中間熱交換器(図
示せず)へ送られ、この中間熱交換器で加熱された二次
冷却材としての液体金属はタービン駆動用の蒸気を加熱
することになる。
The liquid metal 3, which is the primary coolant, is sent to an intermediate heat exchanger (not shown) installed outside the reactor vessel 1 as in the conventional case, and heated by this intermediate heat exchanger. The liquid metal as the secondary coolant heats the steam for driving the turbine.

【0042】原子炉を低温状態から高温待機状態を経て
定格出力運転状態に移行させる場合において、原子炉容
器1内の液体金属3の液面近傍は温度が上昇していく
が、原子炉容器1の上部鏡17もカバーガス空間19を
介して液体金属3の液面から輻射熱伝達および対流熱伝
達により温度上昇していき、さらに上部鏡17の外側は
保温材9により断熱されているために、原子炉容器1の
液面近傍から上方の原子炉容器1に沿った温度格差は大
きくならない。また、原子炉の出力上昇とは逆に高温状
態から低温状態に移行させる停止操作においても、液体
金属3の液面近傍での温度変化に原子炉容器1の上部鏡
17も起動時と同様に追従することが可能になる。
When the reactor is shifted from the low temperature state to the rated output operating state through the high temperature standby state, the temperature near the liquid surface of the liquid metal 3 in the reactor vessel 1 rises, but the reactor vessel 1 The temperature of the upper mirror 17 also rises from the liquid surface of the liquid metal 3 through the cover gas space 19 by radiant heat transfer and convective heat transfer, and the outside of the upper mirror 17 is insulated by the heat insulating material 9. The temperature difference along the reactor vessel 1 above the vicinity of the liquid surface of the reactor vessel 1 does not increase. Further, even in the stop operation of shifting from the high temperature state to the low temperature state contrary to the increase in the output of the nuclear reactor, the upper mirror 17 of the reactor vessel 1 is also affected by the temperature change in the vicinity of the liquid surface of the liquid metal 3 as at the time of startup. It becomes possible to follow.

【0043】すなわち、上部鏡17では内側に断熱材お
よび冷却層を設置せず、外側に保温材9を設置している
ことから、内部の液体金属3からの輻射、および液体金
属3に接液している原子炉容器1からの熱伝導により、
容易に原子炉容器1と同等の温度に追従する。このた
め、軸方向に大きな温度分布が作用することなく、原子
炉容器1と上部鏡17との接合部の熱応力を低く抑える
ことができる。
That is, in the upper mirror 17, since the heat insulating material and the cooling layer are not installed inside and the heat insulating material 9 is installed outside, radiation from the liquid metal 3 inside and contact with the liquid metal 3 Due to the heat conduction from the operating reactor vessel 1,
It easily follows the same temperature as the reactor vessel 1. Therefore, the thermal stress at the joint between the reactor vessel 1 and the upper mirror 17 can be suppressed low without a large temperature distribution acting in the axial direction.

【0044】一方、炉心2が支持スカート23を介して
原子炉建屋のベースマット22から直接支持されている
ため、入力地震荷重が減少することになる。加えて、原
子炉容器1の円筒胴部が荷重伝達経路から除外され、炉
心2から原子炉建屋までの荷重伝達距離が短縮されるこ
とにより、原子炉建屋の地震荷重が増幅されて炉心2に
伝達される増倍率が減少することから、炉心2位置での
地震応答が緩和される。
On the other hand, since the core 2 is directly supported by the base mat 22 of the reactor building via the support skirt 23, the input seismic load is reduced. In addition, the cylindrical body of the reactor vessel 1 is excluded from the load transfer path, and the load transfer distance from the core 2 to the reactor building is shortened, so that the seismic load of the reactor building is amplified and Since the transmitted multiplication factor is reduced, the seismic response at the core 2 position is mitigated.

【0045】ここで、原子炉容器1の円筒胴部が荷重伝
達経路から除外されるので、地震荷重としては水平地震
だけでなく、鉛直地震時の上下動に対しても緩和効果が
あり、その結果、水平地震と鉛直地震との重ね合せに対
しても炉心2位置での地震応答緩和に効果を発揮する。
Here, since the cylindrical body of the reactor vessel 1 is excluded from the load transfer path, the seismic load has a mitigating effect not only on horizontal earthquakes but also on vertical motion during vertical earthquakes. As a result, it is effective in mitigating the seismic response at the core 2 position even when a horizontal earthquake and a vertical earthquake are superposed.

【0046】このように本実施例によれば、従来の原子
炉構造において最も厳しい熱応力が発生していた原子炉
容器1の液面近傍での温度勾配が緩やかになり、熱応力
の低減のために必要とされた炉壁冷却装置や炉壁熱保護
構造が不要となる。加えて、炉心2位置での地震時応答
荷重が軽減されることから、炉心2に加わる荷重を軽減
するための原子炉建屋免震構造や地震応答を低減する耐
震サポートなども不要となり、これにより炉内で原子炉
容器1の周囲に余分の装置を配置することなく、原子炉
容器1の直径を小さくすることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the temperature gradient near the liquid surface of the reactor vessel 1 where the severest thermal stress is generated in the conventional reactor structure becomes gentle, and the thermal stress can be reduced. Therefore, the furnace wall cooling device and the furnace wall heat protection structure, which are necessary for this, are not required. In addition, since the response load during an earthquake at the core 2 position is reduced, the reactor building seismic isolation structure for reducing the load applied to the core 2 and the seismic support for reducing the seismic response are not required. The diameter of the reactor vessel 1 can be reduced without disposing an extra device around the reactor vessel 1 in the reactor.

【0047】次に、上部蓋10の上方から原子炉容器1
内に設置され核反応を制御する制御棒を駆動する制御棒
駆動機構25を図2に基づいて説明する。この制御棒駆
動機構25は、燃料交換時に昇降装置24によって後述
する燃料交換機の移動可能な範囲まで引き上げられる。
制御棒駆動機構25は、図2に示すようにハウジング2
6を有し、このハウジング26内の上部にはモータ27
が設置され、このモータ27を駆動させることにより図
示しないギヤなどを介してねじ軸28,28が回転す
る。このねじ軸28,28にはボールナット29が螺合
され、このボールナット29に電磁石30が固定されて
いる。
Next, from the upper side of the upper lid 10, the reactor vessel 1
The control rod drive mechanism 25 that drives the control rod that is installed inside and controls the nuclear reaction will be described with reference to FIG. The control rod drive mechanism 25 is lifted up to a movable range of a refueling machine, which will be described later, by the lifting device 24 during refueling.
The control rod drive mechanism 25, as shown in FIG.
6 and a motor 27 is provided in the upper part of the housing 26.
Is installed, and by driving this motor 27, the screw shafts 28, 28 rotate via a gear (not shown) or the like. A ball nut 29 is screwed onto the screw shafts 28, 28, and an electromagnet 30 is fixed to the ball nut 29.

【0048】また、電磁石30にはラッチ機構31が接
離可能に取り付けられ、ラッチ機構31の下部に駆動軸
32が取り付けられ、この駆動軸32のハウジング26
の挿通部分にはカバーガスシール33が設けられてい
る。この駆動軸32にはその移動を案内するための上部
案内管が取り除かれている一方、炉心上部機構8に短尺
の案内管34が配設されている。そして、駆動軸32の
下端には下部案内管36内に配設された制御棒35が接
離可能に取り付けられている。
Further, a latch mechanism 31 is attached to the electromagnet 30 so as to be able to come into contact with and separate from the electromagnet 30, and a drive shaft 32 is attached to a lower portion of the latch mechanism 31.
A cover gas seal 33 is provided at the insertion portion of the. An upper guide tube for guiding the movement of the drive shaft 32 is removed, while a short guide tube 34 is provided in the core upper mechanism 8. A control rod 35 disposed in a lower guide tube 36 is attached to the lower end of the drive shaft 32 so that the control rod 35 can come into contact with and separate from the drive rod 32.

【0049】駆動軸32にはダッシュラム37が設けら
れ、このダッシュラム37を支持するダッシュポット3
8が案内管34の内面に固定されている。そして、原子
炉の緊急停止時には、電磁石30を消磁することによ
り、駆動軸32および制御棒35を一体で落下させ、こ
の時の衝撃はダッシュラム37とダッシュポット38と
で吸収される。
A dash ram 37 is provided on the drive shaft 32, and a dash pot 3 for supporting the dash ram 37.
8 is fixed to the inner surface of the guide tube 34. At the time of an emergency stop of the nuclear reactor, the drive shaft 32 and the control rod 35 are integrally dropped by demagnetizing the electromagnet 30, and the shock at this time is absorbed by the dash ram 37 and the dash pot 38.

【0050】また、燃料交換時には、図3に示すように
駆動軸32の下端と制御棒35とを切り離した後、モー
タ27を駆動させることにより、ねじ軸28,28が回
転する。このねじ軸28,28の回転により、回転方向
に拘束されたボールナット29が上方に移動し、電磁石
30およびラッチ機構31を介して駆動軸32を引上
げ、燃料交換に必要なスペースSを確保することができ
る。
Further, at the time of refueling, the screw shafts 28, 28 are rotated by driving the motor 27 after separating the lower end of the drive shaft 32 from the control rod 35 as shown in FIG. By the rotation of the screw shafts 28, 28, the ball nut 29 restrained in the rotation direction moves upward, the drive shaft 32 is pulled up via the electromagnet 30 and the latch mechanism 31, and the space S necessary for refueling is secured. be able to.

【0051】したがって、駆動軸32を案内するための
上部案内管を取り除いたことにより、燃料交換時に制御
棒駆動機構25の引き上げる際に支障となるものがなく
なり、その操作が簡略化される。また、制御棒駆動機構
25が軽量・簡素化され、容易に燃料交換を行うことが
できる。
Therefore, by removing the upper guide tube for guiding the drive shaft 32, there is no obstacle to pulling up the control rod drive mechanism 25 at the time of fuel replacement, and the operation is simplified. Further, the control rod drive mechanism 25 is light and simple, and the fuel can be easily exchanged.

【0052】図4は本実施例に係る高速増殖炉の燃料交
換時の状態を示す縦断面図である。燃料交換時の制御棒
駆動機構25は前述のように引き上げられる一方、炉心
上部機構8は昇降駆動装置40により支柱41を介して
引き上げられる。その後、燃料交換機42は上部蓋10
に搭載支持され、伸縮自在の可変アーム43を所定の位
置に伸ばし、炉心2内の所定の燃料要素をグリッパ装置
44に引き抜き収納した後、燃料交換機42全体を移動
させ、燃料中継槽45に燃料要素を収納する。このよう
にして、全ての炉心2内の燃料要素を燃料中継槽45に
移送できることになる。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a state of refueling the fast breeder reactor according to this embodiment. The control rod drive mechanism 25 at the time of refueling is pulled up as described above, while the upper core mechanism 8 is pulled up by the elevating drive device 40 via the columns 41. After that, the refueling machine 42 is replaced by the upper lid 10.
The variable arm 43, which is mounted and supported by the robot, is extended to a predetermined position, and a predetermined fuel element in the core 2 is pulled out and stored in the gripper device 44, and then the entire fuel exchanger 42 is moved to the fuel relay tank 45. Store elements. In this way, all the fuel elements in the core 2 can be transferred to the fuel relay tank 45.

【0053】また、燃料中継槽45から炉外へ燃料を取
り出すには、原子炉容器1の上部鏡17を貫通して設置
された燃料出入機46のシュート47から図示しないグ
リッパを炉内に挿入して燃料中継槽45内の燃料要素を
把持し、引上げることにより行う。
Further, in order to take out the fuel from the fuel relay tank 45 to the outside of the reactor, a gripper (not shown) is inserted into the reactor from the chute 47 of the fuel loading / unloading unit 46 installed through the upper mirror 17 of the reactor vessel 1. Then, the fuel element in the fuel relay tank 45 is gripped and pulled up.

【0054】したがって、燃料交換時に制御棒駆動機構
25を昇降装置24によって燃料交換機42の移動可能
な範囲まで引き上げることにより、燃料交換機42は任
意の位置の燃料を交換することができる。したがって、
従来のように燃料交換機や制御棒駆動機構を搭載して回
転する回転プラグが不要となり、回転に必要な多数の機
器設備(歯車、駆動装置、軸受、回転部気密装置、回転
部ケーブル処理装置)が不要となる。この結果、構造は
極めて簡略化され、設計、製作・据付組立・試験装置が
簡素になる。また、原子炉上部に配置する機器が小型と
なり、結果的に原子炉容器の直径を小さくすることが可
能となる。
Therefore, at the time of refueling, the control rod drive mechanism 25 is lifted up to the movable range of the refueling machine 42 by the elevating device 24, so that the refueling machine 42 can replace the fuel at any position. Therefore,
There is no need for a rotating plug that rotates by mounting a refueling machine or control rod drive mechanism as in the past, and a large number of equipment required for rotation (gear, drive device, bearing, rotating part airtight device, rotating part cable processing device). Is unnecessary. As a result, the structure is greatly simplified, and the design, manufacturing, installation, assembly, and test equipment is simplified. In addition, the equipment arranged in the upper part of the reactor becomes smaller, and as a result, the diameter of the reactor vessel can be reduced.

【0055】図5は本実施例に係る高速増殖炉において
超音波センサを設置した炉心上部を示す平面図である。
図5に示すように、炉心2には炉心燃料集合体50およ
び制御棒35などが配置されるとともに、炉心2の上部
には6本の支柱41が設置され、これらの支柱41間に
は炉心燃料集合体50頂部から50〜100mm程度上
部に梁51がそれぞれ架け渡されている。これらの梁5
1には、超音波センサ52(52a〜52d)が炉心燃
料集合体50を取り囲むように複数個配置されており、
互いに超音波の送受信が可能なように配置されている。
FIG. 5 is a plan view showing the upper portion of the core in which ultrasonic sensors are installed in the fast breeder reactor according to this embodiment.
As shown in FIG. 5, the core fuel assembly 50, the control rods 35, etc. are arranged in the core 2, and six columns 41 are installed in the upper part of the core 2, and the cores are provided between these columns 41. Beams 51 are laid across the top of the fuel assembly 50 by about 50 to 100 mm. These beams 5
1, a plurality of ultrasonic sensors 52 (52a to 52d) are arranged so as to surround the core fuel assembly 50,
They are arranged so that they can transmit and receive ultrasonic waves to each other.

【0056】図6は炉心上部機構の垂直方向の構造を示
し、図6に示すように、超音波センサ52は支柱41を
経由した案内管53により所定の位置まで導かれてお
り、この案内管53は図7に示すように矩形状に形成さ
れ、鉱物絶縁(MI)ケーブル54に接続した超音波セ
ンサ52が内挿されている。
FIG. 6 shows the vertical structure of the core upper part mechanism. As shown in FIG. 6, the ultrasonic sensor 52 is guided to a predetermined position by a guide tube 53 passing through the support column 41. 53 is formed in a rectangular shape as shown in FIG. 7, and the ultrasonic sensor 52 connected to a mineral insulated (MI) cable 54 is inserted therein.

【0057】次に、本実施例における超音波センサ5の
作用を説明する。
Next, the operation of the ultrasonic sensor 5 in this embodiment will be described.

【0058】超音波センサ52は、支柱41を経由した
案内管53により、炉心燃料集合体50の出口温度を走
査することが可能で、炉心燃料集合体50を取り囲む位
置まで導かれている。また、矩形状に形成された案内管
53を使用することにより、超音波センサ52を対向す
る超音波センサの向きへ合わせることができる。
The ultrasonic sensor 52 can scan the outlet temperature of the core fuel assembly 50 by the guide tube 53 passing through the support column 41, and is guided to a position surrounding the core fuel assembly 50. Further, by using the guide tube 53 formed in a rectangular shape, the ultrasonic sensor 52 can be aligned with the facing ultrasonic sensor.

【0059】ところで、液体金属であるナトリウムの温
度T(℃)と超音波の音速C(m/sec) とは、以下の関係
がある。
By the way, the temperature T (° C.) of sodium which is a liquid metal and the sound velocity C (m / sec) of ultrasonic waves have the following relationship.

【0060】[0060]

【数1】C=2577.25−0.524×T## EQU1 ## C = 2577.25-0.524 × T

【0061】したがって、ナトリウムの温度が上昇する
と、音速は遅くなる。ここで、炉心燃料集合体50の出
口温度が上昇したと仮定する。超音波センサ52aから
パルス波を発信し、超音波センサ52bで受信すると、
燃料集合体出口温度の上昇に伴い、発信と受信のパルス
間隔が大きくなる。また、超音波センサ52cからパル
ス波を発信し、超音波センサ52dで受信すると、燃料
集合体出口温度の上昇に伴い、発信と受信のパルス間隔
が大きくなる。つまり、2方向以上の超音波パルスの送
信および受信により、温度上昇した炉心燃料集合体50
の位置を同定でき、またパルス間隔の増加した値より温
度測定が可能である。
Therefore, as the temperature of sodium increases, the speed of sound decreases. Here, it is assumed that the outlet temperature of the core fuel assembly 50 has risen. When a pulse wave is transmitted from the ultrasonic sensor 52a and received by the ultrasonic sensor 52b,
As the fuel assembly outlet temperature rises, the pulse interval between transmission and reception increases. In addition, when a pulse wave is transmitted from the ultrasonic sensor 52c and received by the ultrasonic sensor 52d, the pulse interval between transmission and reception increases as the fuel assembly outlet temperature rises. That is, the temperature of the core fuel assembly 50 is increased by transmitting and receiving ultrasonic pulses in two or more directions.
The position of can be identified, and the temperature can be measured from the increased value of the pulse interval.

【0062】上記のように超音波センサ52を配置した
ので、超音波センサ52の不具合時の交換が可能とな
り、また案内管53は超音波センサ52に対応した本数
のみであり、案内管53の本数を大幅に削減することが
できる。さらに、炉心燃料集合体50の出口温度を超音
波を使用して音速の変化として検知し、遠隔測定により
全ての炉心燃料集合体50の出口温度を監視することが
できる。
Since the ultrasonic sensor 52 is arranged as described above, it is possible to replace the ultrasonic sensor 52 when there is a problem, and the guide tubes 53 are only the number corresponding to the ultrasonic sensor 52. The number can be significantly reduced. Further, the outlet temperature of the core fuel assemblies 50 can be detected as a change in sound velocity using ultrasonic waves, and the outlet temperatures of all the core fuel assemblies 50 can be monitored by remote measurement.

【0063】図8および図9は本実施例における超音波
センサの他の配置態様を示し、図8は炉心上部機構の垂
直方向の構造を示している。図8に示すように、各支柱
41の間には梁51がそれぞれ架け渡されており、支柱
41および梁51には、支柱41から梁51を通るガイ
ドレール55が設置されている。このガイドレール55
内には複数のホルダー56が連結されて収納され、これ
らのホルダー56内には超音波センサ52が設けられて
いる。
8 and 9 show another arrangement of the ultrasonic sensors in this embodiment, and FIG. 8 shows the vertical structure of the core upper part mechanism. As shown in FIG. 8, beams 51 are bridged between the columns 41, and the columns 41 and 51 are provided with guide rails 55 extending from the columns 41 to the columns 51. This guide rail 55
A plurality of holders 56 are connected and housed therein, and an ultrasonic sensor 52 is provided in these holders 56.

【0064】そして、図9に示すように複数のホルダー
56の連結部には、ガイドローラ57が取り付けられ、
このガイドローラ57により連結した複数のホルダー5
6をガイドレール55に沿って誘導できるようにしてい
る。
Then, as shown in FIG. 9, a guide roller 57 is attached to the connecting portion of the plurality of holders 56,
A plurality of holders 5 connected by this guide roller 57
6 can be guided along the guide rail 55.

【0065】次に、上記のように配置した超音波センサ
52の作用を説明する。
Next, the operation of the ultrasonic sensor 52 arranged as described above will be described.

【0066】超音波センサ52は、支柱41から梁51
を通るガイドレール55により、炉心燃料集合体50の
出口温度を走査することが可能で、炉心燃料集合体50
を取り囲む位置まで導かれている。また、2本のガイド
レール55に沿ってガイドローラ57を回転させてホル
ダー56を移動させるようにしたので、ホルダー56の
向きが規定され、超音波センサ52を対向する超音波セ
ンサに合わせることができる。
The ultrasonic sensor 52 is composed of the column 41 to the beam 51.
The exit temperature of the core fuel assembly 50 can be scanned by the guide rail 55 passing through the core fuel assembly 50.
Is led to the position surrounding the. Further, since the guide roller 57 is rotated along the two guide rails 55 to move the holder 56, the orientation of the holder 56 is regulated and the ultrasonic sensor 52 can be aligned with the opposing ultrasonic sensor. it can.

【0067】上記のように構成することにより、超音波
センサ52の不具合時の交換が可能となり、支柱41か
ら梁51を通るガイドレール55により、超音波センサ
52を誘導するため、上記のような案内管が不要とな
り、炉上部構造を簡素化し、且つ信頼性を高めることが
できる。
With the above structure, the ultrasonic sensor 52 can be replaced when it is defective, and the ultrasonic sensor 52 is guided by the guide rail 55 passing from the column 41 to the beam 51. No guide tube is required, the furnace upper structure can be simplified, and the reliability can be improved.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
によれば、原子炉容器の上部蓋を形成する上部鏡を原子
炉容器と等温状態としたことにより、原子炉容器と上部
鏡との間に大きな温度差は生じない。したがって、原子
炉容器と上部鏡との接合部の熱応力を容易に低減させる
ことができ、原子炉の効率的な運転に寄与する。
As described above, according to the first aspect of the present invention.
According to this, since the upper mirror forming the upper lid of the reactor vessel is in an isothermal state with the reactor vessel, a large temperature difference does not occur between the reactor vessel and the upper mirror. Therefore, the thermal stress at the joint between the reactor vessel and the upper mirror can be easily reduced, which contributes to efficient operation of the reactor.

【0069】また、請求項1によれば、燃料交換時に制
御棒駆動機構を昇降装置によって燃料交換機の移動可能
な範囲まで引き上げることにより、燃料交換機は任意の
位置の燃料を交換することができる。したがって、従来
のように燃料交換機や制御棒駆動機構を搭載して回転す
る回転プラグを不要となり、原子炉上部構造を簡素化す
ることができる。
Further, according to the first aspect, when the fuel is exchanged, the control rod drive mechanism is lifted up to the movable range of the fuel exchanger by the elevating device so that the fuel exchanger can exchange the fuel at any position. Therefore, unlike the conventional case, a rotating plug that rotates by mounting a fuel exchanger or a control rod drive mechanism is unnecessary, and the reactor superstructure can be simplified.

【0070】請求項2によれば、請求項1記載の制御棒
駆動機構は、昇降装置にて引き上げられる駆動軸を案内
する上部案内管を取り除いたことにより、燃料交換時に
制御棒駆動機構の引き上げ操作が簡略化されるととも
に、制御棒駆動機構を軽量化することができる。。
According to a second aspect of the present invention, the control rod drive mechanism according to the first aspect is such that the upper guide tube for guiding the drive shaft pulled up by the lifting device is removed, so that the control rod drive mechanism is pulled up at the time of refueling. It is possible to simplify the operation and reduce the weight of the control rod drive mechanism. .

【0071】請求項3によれば、請求項1項記載の炉心
を構成する燃料集合体の出口温度を測定する燃料集合体
出口温度計装を支持する炉心上部機構を有し、この炉心
上部機構は燃料交換時に制御棒駆動機構とともに燃料交
換機の移動可能な範囲まで引き上げられることにより、
燃料交換機は任意の位置の燃料を交換することができ
る。したがって、従来のような回転プラグを不要とし、
原子炉上部構造を簡素化することができる。
According to claim 3, there is provided a core upper part mechanism for supporting the fuel assembly outlet temperature instrumentation for measuring the outlet temperature of the fuel assembly constituting the core according to claim 1, and this core upper part mechanism. Is pulled up to the movable range of the refueling machine together with the control rod drive mechanism during refueling,
The refueling machine can exchange fuel at any position. Therefore, there is no need for the conventional rotary plug,
The reactor superstructure can be simplified.

【0072】請求項4によれば、請求項1記載の上部鏡
の外側に保温材を設けたことにより、上部鏡は内部の冷
却材からの輻射および冷却材と接液している原子炉容器
からの熱伝導で容易に原子炉容器と同等の温度に追従す
る。このため、冷却層を設置せずに、軸方向に大きな温
度分布が作用することなく、原子炉容器と上部鏡との接
合部の熱応力を低く抑えることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, by providing a heat insulating material on the outer side of the upper mirror according to the first aspect, the upper mirror is in contact with the radiation from the coolant inside and the liquid in contact with the coolant. It easily follows the same temperature as the reactor vessel by heat conduction from the. For this reason, without providing a cooling layer, a large temperature distribution does not act in the axial direction, and the thermal stress at the joint between the reactor vessel and the upper mirror can be suppressed low.

【0073】請求項5によれば、請求項1記載の原子炉
容器を下方から支持する支持体を設けたことにより、上
部蓋がコンクリートと接する必要がなくなり、上部蓋を
冷却する必要がない。したがって、請求項4と同様の効
果が得られる。
According to the fifth aspect, by providing the support for supporting the reactor vessel according to the first aspect from below, it is not necessary for the upper lid to come into contact with concrete, and it is not necessary to cool the upper lid. Therefore, the same effect as the fourth aspect can be obtained.

【0074】また、請求項5によれば、炉心が支持体に
より下方から支持されるため、地震荷重入力位置が下方
に移動するとともに、原子炉容器が荷重伝達経路から除
外されて炉心から原子炉建屋までの荷重伝達経路が短縮
され、原子炉建屋の地震荷重が増幅されて炉心に伝達さ
れる増倍率が減少することから、炉心位置での地震応答
が緩和される。その結果、炉心に加わる荷重を軽減する
ための原子炉建屋免震構造や地震応答を低減する耐震サ
ポートなども不要となり、炉内で原子炉容器の周囲に余
分の装置を配置することなく、原子炉容器の直径を小さ
くすることが可能となる。
According to the fifth aspect, since the core is supported from below by the support body, the seismic load input position moves downward, and the reactor vessel is excluded from the load transfer path so that the reactor is removed from the core. The load transmission path to the building is shortened, the seismic load of the reactor building is amplified, and the multiplication factor transmitted to the core is reduced, so that the seismic response at the core position is mitigated. As a result, the reactor building seismic isolation structure to reduce the load applied to the core and seismic support to reduce the seismic response are no longer required, and the reactor can be installed without extra equipment around the reactor vessel. It is possible to reduce the diameter of the furnace vessel.

【0075】請求項6によれば、請求項1または3記載
の炉心の燃料集合体の上部周囲に、その温度を検出する
超音波センサを複数設置したことにより、燃料集合体の
出口温度を超音波を使用して音速の変化として検知し、
遠隔測定により監視を行うことができる。
According to claim 6, a plurality of ultrasonic sensors for detecting the temperature are installed around the upper portion of the fuel assembly of the core according to claim 1 or 3, so that the outlet temperature of the fuel assembly can be kept above the upper limit. Detects as a change in sound velocity using sound waves,
Monitoring can be done by telemetry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る高速増殖炉の一実施例を示す縦断
面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a fast breeder reactor according to the present invention.

【図2】図1における制御棒駆動機構を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a control rod drive mechanism in FIG.

【図3】図1における制御棒駆動機構の燃料交換時の状
態を示す構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a state of the control rod drive mechanism in FIG. 1 during fuel replacement.

【図4】図1における高速増殖炉の燃料交換時の状態を
示す縦断面図。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a state of refueling the fast breeder reactor in FIG.

【図5】図1における高速増殖炉において超音波センサ
を設置した炉心上部を示す平面図。
5 is a plan view showing an upper portion of a core provided with an ultrasonic sensor in the fast breeder reactor in FIG.

【図6】図5における超音波センサの炉心上部機構への
配置態様を示す概略図。
FIG. 6 is a schematic view showing an arrangement mode of the ultrasonic sensor in FIG. 5 on a core upper part mechanism.

【図7】図6における超音波センサの配置態様を示す拡
大図。
FIG. 7 is an enlarged view showing an arrangement mode of the ultrasonic sensors in FIG.

【図8】炉心上部機構において超音波センサの他の配置
態様を示す概略図。
FIG. 8 is a schematic view showing another arrangement mode of ultrasonic sensors in the core upper part mechanism.

【図9】図8の超音波センサを示す拡大図。9 is an enlarged view showing the ultrasonic sensor of FIG.

【図10】従来の高速増殖炉を示す縦断面図。FIG. 10 is a vertical sectional view showing a conventional fast breeder reactor.

【図11】従来の高速増殖炉において断熱材の性能をパ
ラメータとしたルーフデッキと原子炉容器接合部の熱応
力の計算例を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing an example of calculation of thermal stress between the roof deck and the reactor vessel using the performance of the heat insulating material as a parameter in the conventional fast breeder reactor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 原子炉容器 2 炉心 3 液体金属 8 炉心上部機構 9 保温材 10 上部蓋 17 上部鏡 19 カバーガス空間 22 ベースマット 23 支持スカート(支持体) 24 昇降装置 25 制御棒駆動機構 32 駆動軸 35 制御棒 40 昇降駆動装置 41 支柱 42 燃料交換機 46 燃料出入機 47 シュート 50 炉心燃料集合体 51 梁 52 超音波センサ 1 Reactor Vessel 2 Core 3 Liquid Metal 8 Core Upper Mechanism 9 Heat Insulating Material 10 Upper Lid 17 Upper Mirror 19 Cover Gas Space 22 Base Mat 23 Support Skirt (Support) 24 Elevator 25 Control Rod Drive Mechanism 32 Drive Shaft 35 Control Rod 40 Elevating / Driving Device 41 Support 42 Fuel Exchanger 46 Fuel Entry / Exit 47 Chute 50 Core Fuel Assembly 51 Beam 52 Ultrasonic Sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 隆夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 久保田 健一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 松本 浩二 神奈川県横浜市鶴見区末広町2の4 株式 会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 佐藤 孝男 神奈川県横浜市鶴見区末広町2の4 株式 会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 坂井 康弘 神奈川県横浜市鶴見区末広町2の4 株式 会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 石鳥 隆司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 田中 信之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 平山 浩 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 竹島 徳幸 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takao Araki 8 Shinsitata-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stock company inside Toshiba Yokohama Works (72) Kenichi Kubota 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Toshiba Corporation Yokohama Works (72) Inventor Koji Matsumoto 2-4 shares in Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Keihin Office (72) Inventor Takao Sato 4 shares 2 in Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside the Keihin Office (72) Inventor Yasuhiro Sakai 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Keihin Office (72) Inventor Ryuji Ishitori 1 Komukai-Toshiba-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa Stock Company Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Nobuyuki Tanaka No. 1 Komukai Toshiba Town, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Hiroshi Hirayama 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa, Ltd. Toshiba Corporation Yokohama office (72) Inventor Tokuyuki Takeshima 8-shin-Sugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa In the office

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炉心および冷却材を内包する原子炉容器
と、この原子炉容器の上部蓋を形成し且つ上記原子炉容
器と等温状態とした上部鏡と、上記上部蓋の上方から原
子炉容器内に設置され核反応を制御する制御棒を駆動す
る制御棒駆動機構と、燃料交換時に上記炉心上方に配置
され任意の位置の燃料を交換可能な燃料交換機と、上記
制御棒駆動機構を上記燃料交換機の移動可能な範囲まで
引き上げる昇降装置とを備えたことを特徴とする高速増
殖炉。
1. A reactor vessel containing a core and a coolant, an upper mirror forming an upper lid of the reactor vessel and being in an isothermal state with the reactor vessel, and a reactor vessel from above the upper lid. A control rod drive mechanism that is installed in the control rod for controlling a nuclear reaction, a fuel exchanger that is arranged above the core during fuel exchange and can exchange fuel at any position, and the control rod drive mechanism A fast breeder reactor, comprising: an elevating device that raises a switch to a movable range.
【請求項2】 請求項1記載の高速増殖炉において、上
記制御棒駆動機構は、上記昇降装置にて引き上げられる
駆動軸を案内する上部案内管を取り除いたことを特徴と
する高速増殖炉。
2. The fast breeder reactor according to claim 1, wherein the control rod drive mechanism has an upper guide tube for guiding a drive shaft pulled up by the lifting device removed.
【請求項3】 請求項1項記載の高速増殖炉において、
上記炉心を構成する燃料集合体の出口温度を測定する燃
料集合体出口温度計装を支持する炉心上部機構を有し、
この炉心上部機構は燃料交換時に上記制御棒駆動機構と
ともに上記燃料交換機の移動可能な範囲まで引き上げら
れることを特徴とする高速増殖炉。
3. The fast breeder reactor according to claim 1,
It has a core upper part mechanism supporting the fuel assembly outlet temperature instrumentation for measuring the outlet temperature of the fuel assembly that constitutes the core,
The fast breeder reactor is characterized in that the core upper part mechanism is lifted up to a movable range of the refueling machine together with the control rod driving mechanism at the time of refueling.
【請求項4】 請求項1記載の高速増殖炉において、上
記上部鏡の外側に保温材を設けたことを特徴とする高速
増殖炉。
4. The fast breeder reactor according to claim 1, further comprising a heat insulating material provided outside the upper mirror.
【請求項5】 請求項1記載の高速増殖炉において、上
記炉心および原子炉容器を下方から支持する支持体を設
けたことを特徴とする高速増殖炉。
5. The fast breeder reactor according to claim 1, further comprising a support for supporting the core and the reactor vessel from below.
【請求項6】 請求項1または3記載の高速増殖炉にお
いて、上記炉心の燃料集合体の上部周囲に、その温度を
検出する超音波センサを複数設置したことを特徴とする
高速増殖炉。
6. The fast breeder reactor according to claim 1 or 3, wherein a plurality of ultrasonic sensors for detecting the temperature are installed around the upper portion of the fuel assembly of the core.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012207964A (en) * 2011-03-29 2012-10-25 Japan Atomic Energy Agency Fastening device for extracting reactor core upper part mechanism
CN112670003A (en) * 2020-12-21 2021-04-16 华南理工大学 Bromine salt cooling small molten salt reactor for providing nuclear power for deep sea space station

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012207964A (en) * 2011-03-29 2012-10-25 Japan Atomic Energy Agency Fastening device for extracting reactor core upper part mechanism
CN112670003A (en) * 2020-12-21 2021-04-16 华南理工大学 Bromine salt cooling small molten salt reactor for providing nuclear power for deep sea space station
CN112670003B (en) * 2020-12-21 2024-01-30 华南理工大学 Bromine salt cooling small molten salt reactor for providing nuclear power for deep sea space station

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